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AJUSTE, IMPLEMENTACIÓN Y EVALUACIÓN DE LA METODOLOGÍA
RINGELMANN PARA EL CONTROL DE FUENTES MÓVILES DE EMISIÓN
TIPO DIESEL EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ D.C.
Luis Elkin Guzmán Ramos
U N I V E R S I D A D E L B O S Q U E
FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL
Bogotá, D.C.; mayo de 2004
1
UNIVERSIDAD EL BOSQUE
FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL
AJUSTE, IMPLEMENTACIÓN Y EVALUACIÓN DE LA METODOLOGÍA
RINGELMANN PARA EL CONTROL DE FUENTES MÓVILES DE EMISIÓN
TIPO DIESEL EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ D.C.
PLANEACIÓN AMBIENTAL
DAMA
SECRETARIA DE TRANSITO Y TRANSPORTE
POLICÍA NACIONAL
Luis Elkin Guzmán Ramos
Tutor Ing. Robinsson Rodríguez
Asesora Metodológica Dr. Claudia Maria Cardona L.
Bogotá D.C.; mayo de 2004
2
FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL
PLANEACION AMBIENTAL
TÍTULO: Ajuste, implementación y evaluación de la metodología Ringelmann para el
control de fuentes móviles de emisión tipo diesel en la ciudad de Bogotá D.C.
ESTUDIANTE: Luis Elkin Guzmán Ramos
APROBADO SI__ NO__
TUTOR: Ing. Robinsón Rodríguez OBSERVACIONES
_______________________________________________________________________ FECHA__________________ FIRMA___________________________ ASESOR METODOLÓGICO: Claudia Maria Cardona L. OBSERVACIONES _______________________________________________________________________ FECHA__________________ FIRMA___________________________
JURADO 1 OBSERVACIONES _______________________________________________________________________ FECHA__________________ FIRMA___________________________
JURADO 2 OBSERVACIONES _______________________________________________________________________ FECHA__________________ FIRMA___________________________
3
Agradecimientos
Al Ing. Robinsón Rodríguez, tutor temático, por su confianza y constante apoyo para la
realización de este proyecto.
A la Asesora Metodológica Claudia Maria Cardona, por su permanente asesoría para la
realización del material educativo y sus enseñanzas dentro de la carrera.
Al Ing. Nestor Rojas, por su apoyo en nuevos conocimientos para la formación y
elaboración del presente documento
Al DAMA, la STT de Bogotá D.C., la Policía Nacional y la Universidad Nacional por
su colaboración y el apoyo brindado para poder realizar el presente proyecto.
.
4
Dedicatoria
A mis padres que me han dado la oportunidad
de ser un profesional capacitado
A los que hicieron posible la creación de tan bella facultad
Para construir un mejor futuro.
5
Tabla de Contenido
PÁGINA
Introducción 10
1. Planteamiento del problema 11
1.1 Problema de investigación 11
1.2 Objetivos 11
1.2.1 Objetivo general 11
1.2.2 Objetivos Específicos 11
1.3 Justificación 12
2. Marco teórico 13
2.1 Atmósfera 13
2.2 Contaminación atmosférica 15
2.3 Clasificación de los contaminantes 16
2.3.1 Contaminantes primarios 16
2.3.2 Contaminantes secundarios 16
2.3.3 Contaminantes criterio 16
2.4 Material particulado 17
2.5 Efectos sobre la salud humana por exposición a material particulado 20
2.6 Vehículos con motor Diesel 22
2.7 Problemas del transporte urbano en Bogotá 27
2.8 Métodos de medición para fuentes móviles con motor tipo Diesel 29
2.8.1 Opacímetro 29
2.8.1.1 Medición de opacidad 29
2.8.2 Ringelmann 30
6
2.8.2.1 Descripción y metodología de preparación de la tabla
para fuentes fijas. 31
2.8.2.2 Uso de la tabla para fuentes fijas 32
2.8.2.3 Requerimientos de la observación generales para fuentes fijas 33
2.8.2.4 Certificación 34
2.8.3 Ringelmann para fuentes móviles 35
2.8.3.1 Requisitos y restricciones iniciales de observación
para fuente móviles. 36
2.9 Metodología Ringelmann En Colombia 37
2.10 Metodología Ringelmann a nivel internacional 39
2.10.1 Ringelmann para chiles 39
2.10.1.1 Construcción y uso de la tarjeta Ringelmann de chile 40
2.10.2 Ringelmann para Brasil 41
2.11 Marco legal para vehículos con combustible tipo Diesel 42
3. Métodos 44
4. Resultados 47
5. Discusión de resultados 58
6. Conclusiones 61
7. Recomendaciones 63
Bibliografía 65
Referencias 68
Anexos
7
LISTA DE TABLAS Y FIGURAS
TABLAS Pág. Tabla 1. Composición de la atmósfera 12
Tabla 2. Efectos En La Salud Humana Por Exposición A Material Particulado 20
Tabla 3. Características De La Escala De Grises 45
FIGURAS
Figura 1. Formación De Las Partículas En Los Motores Diesel 19
Figura 2. Composición Típica De Las Partículas En Un Motor Diesel De Trabajo
Pesado medida en el heavy – duty transient cycle 22
Figura 3. Reducción de Partículas Según Tecnologías En El Automotor 24
Figura 4. Primera Tarjeta Ringelmann Para Bogotá 36
8
Figura 5. Tarjeta Ringelmann Para Chile 37
Figura 6. Tarjeta Ringelmann Para Brasil 39
Figura 7. Pruebas Realizadas A Vehículos Entre 1980 Y Anteriores 47
Figura 8. Desviación Estándar Entre El Observador Y El Opacímetro
En Las Pruebas Realizadas A Vehículos Entre 1980 Y Anteriores 48
Figura 9. Pruebas Realizadas A Vehículos Entre 1981 – 1985 49
Figura 10. Desviación Estándar Entre El Observador Y El Opacímetro
En Las Pruebas Realizadas A Vehículos Entre 1981 – 1985 49
Figura 11. Pruebas Realizadas A Vehículos Entre 1986 – 1990 50
Figura 12. Desviación Estándar Entre El Observador Y El Opacímetro
En Las Pruebas Realizadas A Vehículos Entre 1986 – 1990 51
Figura 13. Pruebas Realizadas A Vehículos Entre 1991 – 1995 52
Figura 14. Desviación Estándar Entre El Observador Y El Opacímetro
En Las Pruebas Realizadas A Vehículos Entre 1991 – 1995 53
Figura 15. Pruebas Realizadas A Vehículos Entre 1996 – 2000 54
Figura 16. Desviación Estándar Entre El Observador Y El Opacímetro
En Las Pruebas Realizadas A Vehículos Entre 1996 – 2000 55
Figura 17. Desviación Estándar de Observadores Con Diferencia de
Certificación Con Respecto Al Opacímetro 55
9
Introducción
Alarmados por el creciente índice de contaminación generado por el parque automotor
que a diario circula por la ciudad y específicamente por los vehículos que cuentan con
motores tipo Diesel, se genera la necesidad por parte de la autoridad ambiental de
establecer formas y mecanismos, mediante nuevas metodologías, para el control en vía de
dichos automotores.
Dados los diferentes estudios realizados en el ambito internacional como nacional de la
afección que puede llegar a causar el principal contaminante de estos motores Diesel -que
es el Material Particulado-, en la salud humana y en el medio natural; se ve la necesidad de
implementar nuevas metodologías que ayuden a minimizar el impacto que se esta
generando por parte de las fuentes móviles de emisión, que según estudios aportan el 60%1
de la contaminación al recurso aire.
El Departamento Técnico Administrativo del Medio Ambiente (DAMA) con fin de dar
una respuesta rápida a la ciudadanía del grado de contaminación, adoptó la Tarjeta
Ringelmann para el control de fuentes móviles de emisión de tipo Diesel, de forma
empírica.
La intención al realizar este trabajo es tomar la información disponible sobre la
metodología Ringelmann, ajustándola con la realidad de la ciudad permitiendo la
implementación de la misma, para dar un control de forma rápida, económica y veraz a las
emisiones de los motores tipo Diesel.
1 Estudio JICA, Bogotá D.C., 1991
10
1. Planteamiento del problema.
1.1 Problema de Investigación
La importancia de generar un mayor control a los vehículos que presentan motores tipo
Diesel lleva a implementar nuevas metodologías que puedan ser eficaces y válidas ante el
usuario, como lo es la metodología en la que se va ha enfocar este trabajo, la cual en un
principio dentro de su implementación para la ciudad de Bogotá D.C., contó con diferentes
problemas que no le permitieron tener estas características.
El problema de investigación busca entonces resolver tres problemas básicos a través de
un objetivo único: 1. Los ajustes que debería presentar la Tarjeta Ringelmann basados en
información disponible sobre la misma. 2. La capacitación de un personal para generar la
implementación de la metodología dentro de la ciudad. 3. La evaluación de la misma para
que sea veraz ante los ojos tanto de las autoridades como de los usuarios con fines
sancionatorios.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo general
Ajustar, implementar y evaluar la metodología Ringelmann para fuentes móviles con
motor tipo Diesel para la ciudad de Bogotá D.C.
1.2.2 Objetivos específicos
11
a. Realizar un inventario de toda la información diponible de la metodología
Ringelmann a nivel internacional y los temas relacionados al proyecto.
b. Generar una tarjeta Ringelmann que se ajuste a las condiciones reales de la
ciudad de Bogotá D.C., para realizar tomas de muestras.
c. Establecer la capacitación del personal para la toma de muestras con la
metodología Ringelmann dentro de puntos establecidos en la Ciudad de Bogotá
D.C.
d. Realizar comparaciones entre los datos medidos o tomados con la metodología
Ringelmann vs los datos obtenidos de los equipos de medición, para definir la
confiabilidad de los resultados mediante desviaciones entre las metodologías y
establecer cambios necesarios en los mecanismos de capacitación y certificación
del personal encargado de la toma de muestras de emisión.
1.3 Justificación
El agotamiento de un ambiente sano hace que la comunidad sometida a una presión real
de emisiones atmosféricas dadas por las fuentes móviles de emisión específicamente por los
motores tipo Diesel que generan afecciones en la salud de las personas conllevan a que este
proyecto de investigación sea de gran importancia, dado que permite de una forma rápida,
económica y práctica identificar el grado de contaminación, llevando de esta forma ha
establecer los debidos correctivos para minimizar la contaminación dada por los vehículos
con motor tipo Diesel y mejorar la calidad de aire dentro de la ciudad de Bogotá, D.C.
12
2. Marco teórico
2.1 Atmósfera
Químicamente la tierra esta dividida en tres partes que son la parte sólida, la líquida y la
gaseosa las cuales reciben así mismo los nombres de Litósfera, Hidrósfera y Atmósfera. 2
La atmósfera es una mezcla de gases con numerosas partículas en suspensión, unas
sólidas y otras líquidas. Donde la atmósfera en su parte inferior es eléctricamente neutra y
tiene pocos iones libre, mientras que en la parte superior está extensamente ionizada,
además de una forma general se divide en tres capas: Tropósfera, Estratósfera e ionósfera.
Los principales componentes de la atmósfera son el nitrógeno y el oxígeno, en porcentaje
casi constante que constituyen un 99.04% en volumen y suele variar de un día a otro, de
una altura a otra y de un lugar a otro. El componente que mayor variación tiene es el vapor
de agua. Este vapor de agua es determinante en la composición del aire seco, es decir en el
aire del cual se ha extraído todo el vapor de agua. 3
La fuerza de gravedad es mayor sobre una molécula pesada que sobre una ligera, por lo
que hay una tendencia a la sedimentación de moléculas de alto peso molecular, razón por la
cual el aire seco a nivel del mar tiene solo el 19% de oxigeno.
2 CENTRO DE ESTUDIOS E INVESTIGACIONES AMBIENTALES, Diagnostico Ambiental de emisiones atmosféricas en vehículos, 2002, Pág. 98 3 J. GLYNN H., Ingeniería Ambiental, Ed. Prentice may, 1996, p. 778
13
Además de la altura la luz solar ejerce otros efectos de los cuales resulta la adsorción de
la luz ultravioleta por el oxigeno formándose así el ozono (03) cuya capa se sitúa
principalmente a unos 22 Km. Sobre el nivel de la superficie terrestre. La composición de
la atmósfera tiene variados elementos como se muestra en la siguiente tabla:
Tabla 1.Composición de la atmósfera
GASES SÍMBOLO
QUÍMICO
CONCERTACIÓ
N % En Volumen
Gases activos
Nitrógeno N2 78,09
Oxigeno O2 20,95
Hidrogeno H2 5.0 x 10 - 5
Gases Inertes % En Volumen
Argón Ar 0.93
Helio He 5,2 x 10 -4
Neon Ne 1.8 x 10 -3
Criptón Kr 1,0 x 10 – 4
Xenón Xe 8.0 x 10 -6
Radón Rn 6.0 x 10 - 18
Gases Variables
Dióxido de carbono CO2 3.6 x 10 -2
Ozono O3 1.0 x 10 - 6
Fuente Glynn H. Ingenieria Ambiental,1996, p. 218
14
2.2 Contaminación Atmosférica4
La atmósfera está constituida por varias capas de aire. Las de mayor importancia para el
estudio del control de la contaminación del aire se llaman troposfera y estratosfera.
a. La troposfera es la capa delgada de aire relativamente denso más cercana a la
superficie de la tierra. La troposfera contiene el aire que todos los seres vivos
necesitan para respirar.
b. La estratosfera es la capa protectora de aire que ayuda a absorber y dispersar la
energía solar.
Los seres humanos han vivido en el planeta durante miles de años y sus numerosas
actividades han influido en la composición del aire antes de que fuese posible medir sus
elementos constitutivos. El aire es una mezcla compleja de muchas sustancias. Los
principales elementos constitutivos del aire son el nitrógeno, oxígeno y vapor de agua.
Aproximadamente 78 por ciento del aire es nitrógeno y 21 por ciento oxígeno. El uno por
ciento restante esta distribuido como se mostró en la tabla 1.
Según la OMS, 1999 en teoría, el aire siempre ha tenido cierto grado de contaminación.
Los fenómenos naturales tales como la erupción de volcanes, tormentas de viento,
descomposición de plantas y animales e incluso los aerosoles emitidos por los océanos
"contaminan" el aire. Sin embargo, cuando se habla de la contaminación del aire, los
contaminantes son aquéllos generados por la actividad del hombre (antropogénicos). Se
puede considerar como contaminante a la sustancia que produce un efecto perjudicial en el
ambiente. Estos efectos pueden alterar tanto la salud como el bienestar de las personas.
Hay cientos de contaminantes en el aire que se presentan en forma de partículas y gases.
El material particulado está compuesto por pequeñas partículas líquidas o sólidas de
4 ORGANIZACIÓN PANAMERICANA DE SALUD, Curso de Orientación Para El Control De La Contaminación Del Aire, Estados Unidos, Washington D.C. 1999.
15
polvo, humo, niebla y ceniza volante. Los gases incluyen sustancias como el monóxido de
carbono, dióxido de azufre y compuestos orgánicos volátiles.
2.3. Clasificación De Los Contaminantes 5
Los contaminantes de la atmósfera se pueden clasificar en contaminantes primarios o
secundarios.
2.3.1 Contaminante Primario.
Es aquél que se emite a la atmósfera directamente de la fuente y mantiene la
misma forma química, como por ejemplo, la ceniza de la quema de residuos sólidos.
2.3.2 Contaminante Secundario.
Es aquel que experimenta un cambio químico cuando llega a la atmósfera. Un
ejemplo es el ozono que surge de los compuestos orgánicos volátiles (COV´s) y óxidos de
nitrógeno que emite una estación de gasolina o el escape de los automóviles. Los (COV´s)
reaccionan con los óxidos de nitrógeno en presencia de luz solar y producen el ozono,
componente primario del smog fotoquímico.
Además de la clasificación mencionada anteriormente, existe otra selección de los
contaminantes que se han considerados que causan un efecto negativo en la salud humana,
a los cuales se les denomina contaminantes criterio6.
2.3.3 Contaminantes criterio.
Se han identificado como comunes y perjudiciales para la salud y el
bienestar de los seres humanos. Se les llamó contaminantes criterio porque fueron objetos
de estudios de evaluación publicados en documentos de criterios de calidad del aire. En el
ámbito internacional los contaminantes criterios son:
5 BERNARD J. Nebel, Ciencias Ambientales Ecologia y Desarrollo Sostenible, 1999, p. 698 6 ORGANIZACIÓN PANAMERICANA DE SALUD, 1999. Curso de Orientación Para El Control De La Contaminación Del Aire, Estados Unidos, Washington D.C..
16
a. Monóxido de carbono (CO)
b. Óxidos de azufre (SOx )
c. Óxidos de nitrógeno (NOx )
d. Ozono (O3 )
e. Plomo(Pb)
f. Material particulado (Contaminante a tener en cuenta dentro del presente estudio)
2.4 Material Particulado
En la naturaleza, el material particulado se forma por muchos procesos, tales como el
viento, polinización de plantas e incendios forestales. Las principales fuentes
antropogénicas de pequeñas partículas incluyen la quema de combustibles sólidos como la
madera, el carbón y la mala combustión en los vehículos donde la fracción sólida se denota
como hollín, la cual tiende a formar cadenas en donde el compuesto principal es el carbón,
las actividades agrícolas como la fertilización y almacenamiento de granos y la industria de
la construcción.
Las Partículas suspendidas totales (PST) son las partículas sólidas o líquidas del aire, se
incluyen contaminantes primarios como el polvo y hollín y contaminantes secundarios
como partículas líquidas producidas por la condensación de vapores. Como se mencionó
anteriormente, desde la segunda mitad de la década de 1980, varios países incluyeron en
sus normas sobre material particulado a las partículas cuyo diámetro era menor de 10 µm 7
(MP10). Pero durante la segunda mitad de la década de 1990, las normas sobre material
particulado consideraron no solo el MP10 sino también al material particulado con un
tamaño de 2,5 micrómetros de diámetro aerodinámico (MP2,5). El motivo de este cambio,
es que las partículas más pequeñas son más peligrosas para el hombre porque tienen mayor
probabilidad de ingresar a los pulmones.8
7 1 µm = 1 micrómetro = 1 micron = 10 -6 metros. 8 Organización Panamericana de Salud, CURSO DE ORIENTACIÓN PARA EL CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE, Estados Unidos, Washington D.C. 1999.
17
Haciendo énfasis en las (PST) dentro del documento del Banco Mundial lo describen
como las “partículas con un diámetro aerodinámico de menos de 70 µm; las partículas de
más de 10 µm de diámetro son resultado de acciones físicas como la erosión causada por
el viento o las operaciones de molienda y tienden a sedimentarse cerca de su fuente de
emisión. Las partículas con un diámetro aerodinámico de 10 µm o menos, conocidas como
partículas inhalables en suspensión o MPI0 se mantienen en la atmósfera durante períodos
más largos debido a sus bajas velocidades de sedimentación; el MP10 puede penetrar
profundamente en las vías respiratorias y afectar la salud de los seres humanos. El MP con
un diámetro aerodinámico de 2,5 µm a 10 µm o menos recibe el nombre de partículas finas
(MP2,5), en tanto que las más grandes se llaman partículas gruesas”.
En general, las partículas gruesas son producto del polvo arrastrado por el viento, de los
vehículos que recorren caminos no pavimentados, la manipulación de materiales y las
operaciones de trituración y molienda. Casi toda el MP emitido por los vehículos
automotores está compuesta por partículas finas y una gran fracción de ellas tiene un
diámetro aerodinámico inferior a 1 µm.
El MP2,5 son el resultado de la quema de combustibles fósiles dentro de diferentes
actividades antropogénicas. El MP2,5 también puede formarse en la atmósfera como
aerosoles debido a reacciones químicas entre gases tales como el SO2' NOx y compuestos
orgánicos volátiles. Los sulfatos, comúnmente generados por la conversión de emisiones de
azufre primario, constituyen la fracción más grande, en masa, de MP2,5. El MP2,5 también
puede formarse como resultado de la solidificación de sales de metales volátiles en forma
de cristales tras el enfriamiento de los gases calientes del escape de los vehículos en el aire
ambiente.
El MP2,5 pueden permanecer suspendido en el aire y recorrer grandes distancias a
diferencia del MP con tamaño superior de 10 micras puede precipitar de una forma rápida
en mucho de los casos, respecto a los diferentes vehículos se puede anotar en relación a la
generación de material particulado que los vehículos de gasolina tienen tasas de emisión de
MP más bajas que los vehículos diesel, pero que el material particulado emitido por los de
18
gasolina puede llegar a generar mas efectos negativos en la salud humana por ser de menor
tamaño. Según el estudio del Banco Mundial, 1997 en los vehículos diesel más antiguos, la
contribución del hollín dentro de las emisiones de partículas se encuentra entre el 40% y el
80%; los hidrocarburos pesados, hace referencia a la fracción orgánica soluble del MP,
tienen su origen en el aceite lubricante, el combustible no quemado y los compuestos que se
forman durante la combustión.
Según el estudio citado anteriormente el humo negro, asociado con la porción de hollín
que se encuentra en el MP emitido por vehículos diesel, se forma debido a una deficiencia
de oxígeno durante la fase de combustión o de expansión, esta formación que es presentada
dentro de la posterior figura, muestra “ primero, una pequeña fracción del combustible es
descompuesto durante la oxidación y calentado hasta cuando los radicales metil, bajo las
condiciones ricas de combustible, forman pequeñas moléculas de acetileno y reaccionan en
radicales de diferentes tamaños. Los radicales de los hidrocarburos se condensan
químicamente para formar las primeras partículas. Las primeras partículas consisten de
agregados similares a una cadena los cuales son simbolizados como una bola en la figura.
Las partículas son compuestos sólidos y líquidos y contienen pequeñas cantidades de
aromáticos, las cuales están interconectadas por cadenas de hidrocarburos flexibles.
Durante el calentamiento de las partículas en la llama se forman más de estas cadenas, la
estructura alifática es convertida en compuestos y anillos aromáticos debido a la
estabilidad de los aromáticos. Finalmente los compuestos poliaromáticos se pueden
separar de las partículas cuando ellas se sitúan en la superficie y todos los enlaces
químicos son saturados.9
La formación de humo azul, gris y blanco se debe a los hidrocarburos condensados en el
escape de los vehículos diesel. El humo azul o gris es el resultado de la vaporización del
aceite lubricante, en tanto que el humo blanco se produce durante el arranque del motor a
baja temperatura. Los aditivos del combustible como el bario, el calcio o el magnesio
9 SERRANO R. Juan Carlos, INFLUENCIA DE CARGA DE UN MOTOR DIESEL EN LA GENERACION Y MORFOLOGÍA DE LAS PARTÍCULAS DE EMISIÓN, Universidad Los Andes, 2001.
19
reducen las emisiones de humo pero incrementan las de partículas de sulfatos, y pueden
además incrementar las de hidrocarburos aromáticos policíclicos.10
2.5 Efectos En La Salud Humana Por Exposición A Material Particulado
Las partículas de más de 10 µm de diámetro, inhaladas por la nariz, se depositan en la
sección extratorácica de las vías respiratorias, en tanto que las fracciones de 2,5 µm a 10
µm se depositan cerca de las vías aéreas finas. El MP2,5 preocupan más porque pueden
evadir el sistema de defensa del aparato respiratorio humano y llegar al tejido pulmonar,
donde pueden permanecer alojadas durante años o, en el caso de las partículas solubles,
pueden ser absorbidas en el torrente. La deposición del MP se incrementa cuando se respira
por la boca. La presencia de partículas en el aire ambiente se ha vinculado a una mayor
mortalidad y morbilidad y una función pulmonar disminuida.
Los efectos principales en la salud que son causa de preocupación, incluyen los efectos
en la respiración y el sistema respiratorio, el agravamiento de afecciones respiratorias y
cardiovasculares ya existentes, la alteración de los sistemas de defensa del organismo
contra materiales extraños, daños al tejido pulmonar, carcinogénesis y mortalidad
prematura. Las personas con afecciones pulmonares o cardiovasculares crónicas
obstructivas, influenza o asma, los ancianos y los niños son los más sensibles. (GLYNN H.,
1996)11
10 BANCO MUNDIAL, Contaminación Atmosférica Por Vehículos Automotores, Experiencias recogidas en seis centros urbanos de América Latina, 1997 11 J. GLYNN HENRY, Ingeniería Ambiental, Ed. Prentice may, 1996
20
Figura 1. Formación De Las Partículas En Los Motores Diesel
21
TABLA 2. Efectos En La Salud Humana Por Exposición a Material Particulado
Concentración (µg / m3) Efecto Observado Impacto
200 Disminucion capacidad respiratoria Moderado
250 Aumento en enfermedades
respiratorias en ancianos y niños
Moderado
400 Afecta a toda la población Grave
500 Aumento de mortalidad en adultos mayores y enfermos
Muy grave
Fuente. Universidad Nacional de Colombia Curso de Capacitación de emisión de
Fuentes Móviles , 2003, p. 7
2.6 Vehículos Con Motor Diesel
Dentro de las fuentes móviles de emisión12, la mayoría de los problemas técnicos
asociados ha sido por el uso de gasolina, en su mayoría ya resueltos. Está claro que las
reducciones de las emisiones de estos vehículos no son suficientes para resolver el
problema de la contaminación de aire en muchas áreas. Los autobuses y camiones diesel
han recibido cada vez más atención por su importancia como fuentes de partículas y NOx.
El deterioro por emisiones a causa de estos vehículos es muy bajo comparado con la
gasolina; así mismo presentan de manera inherente bajas emisiones de hidrocarburos (HC),
aunque estos hidrocarburos son de mayor peso molecular y por lo tanto de diferente
naturaleza de las que se derivan de la gasolina. Los motores diesel con un mantenimiento
inadecuado generan humos molestos, que son motivo frecuente de queja por parte de la
población.13
12 Se denominan fuentes móviles de contaminación atmosférica, aquellos que por razón de su uso o propósito, es susceptible de desplazarse, como los automotores o vehículos de transporte a motor de cualquier naturaleza. Quienes expulsan agentes contaminantes que afectan al ser humano o al ambiente MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE, Decreto 948 del 5 de junio de 1995 13 Sección de Quejas, Reclamos y Soluciones DAMA.
22
Según el estudio de la Organización Mundial de la salud, 1995. Las emisiones de humo
de los motores diesel están compuestas principalmente por partículas de carbono no
quemado y generalmente se producen por el exceso de combustible disponible, como
también se muestra en la figura que se muestra posteriormente. Lo anterior ocurre
principalmente bajo condiciones de alta carga y de esfuerzo para el motor, cuando requiere
combustible adicional para lograr mayor potencia. Un error común de mantenimiento es la
falta de limpieza o la falta de cambio del filtro de aire que se encuentra sucio que puede
producir altas emisiones de humos, ya que puede estrangular el paso de aire hacia el motor,
produciendo una disminución de la mezcla óptima de aire – combustible. La operación del
vehículo también es importante porque las emisiones de humo disminuyen mediante el
correcto cambio de velocidades a fin de mantener la operación del motor a un mejor ritmo,
la aceleración moderada y menor velocidad de aceleración en carretera. Las sustancias que
podemos encontrar en una cantidad que se considere como contaminante cuando el
vehículo se encuentra en mal estado son:
a. CO
b. HC no quemados
c. Alquitranes
d. Olores
e. Humos negros
f. Humos blancos
g. Aldehídos
23
Figura 2. Composición Típica de las Partículas en un Motor Diesel de Trabajo Pesado medida en el Heavy- Duty Transient Cycle
Ceniza y otros13%
asufre y agua 14%
Aceite sin quemar
25%
Combustible sin quemar
7%
carbon 41%
Fuente. Mett SF Catalitic Diesel Particulate Filtres, NETT TECHNOLOGY Inc. Ontario Canada.
Dentro del mismo estudio, se menciona que a nivel global los enfoques para controlar las
emisiones de motores diesel son de tres tipos:
a. Modificaciones al motor, incluyendo aspectos como la configuración y el diseño de la
cámara de combustión, el patrón y tiempo de la inyección del combustible, el cargador
turbo y la válvula de recirculación de gas de descarga (RGE).
b. El tratamiento final de las emisiones, incluyendo trampas, oxidantes, catalizadores
c. Modificaciones de los combustibles, incluyendo el control de sus propiedades, aditivos
y combustibles alternos.
Las técnicas para el control de NOx que están siendo aplicadas incluyen sincronización y
presión de inyección variables, enfriamiento de la carga del combustible y el RGE. El
atraso del tiempo para la inyección del combustible, aunque es un método bien conocido
para limitar la formación de NOx, puede aumentar el consumo de combustible y las
emisiones de partículas e hidrocarburos.
24
Estos problemas pueden mitigarse variando la sincronización de inyección de acuerdo a
la carga del motor o la velocidad. También la inyección a alta presión puede disminuir estos
problemas. Si se acompaña de controles electrónicos, parece que las emisiones de NOx
pueden reducirse de manera significativa obteniendo mejoras simultáneas en el ahorro de
combustible (aunque no tan importante cuando se introducen controles electrónicos, sin un
requisito de emisión).
Cuando las normas sobre partículas son laxas, las modificaciones del motor son
suficientes, para disminuir las emisiones de estos vehículos estas modificaciones son muy
importantes en la disminución de las partículas y los NOx como se muestra en la figura
posterior donde se ve que al mejorar la tecnología se reduce dichos contaminantes. Estos
cambios incluyen el diseño de la cámara de combustión, el tiempo de la inyección y el
patrón de aspersión, el cargador turbo, y el uso de RGE. Parece que es posible lograr un
mayor control de las partículas mediante la inyección del combustible controlada
electrónicamente, modalidad que se haya en la actualidad en continuo desarrollo. Mediante
tal sistema las señales proporcionales al ritmo de la entrada del combustible y a la posición
del pistón se registran mediante sensores y se procesan electrónicamente mediante un
sistema de control para determinar la relación óptima aire-combustible y la
sincronización.14
14 Organización Mundial de la Salud, CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA CAUSADA POR VEHÍCULOS AUTOMOTORES, David T. Mage y Olivier Zali, 1995
25
Figura 3. Reducción de Partículas según tecnologías en el automotor
Fuente. Mechanical Engineers' Institute, Estados Unidos, 1998
Uno de los factores importantes que deben considerarse para planear el control del diesel
es que las emisiones de NOx, partículas e hidrocarburos están estrechamente
interrelacionadas15. Por ejemplo el atraso del tiempo dentro de cierto margen disminuye
NOx y las partículas, aunque puede producir un aumento de los HC. Conforme la
tecnología ha avanzado estas situaciones se han reducido. Muestra de esto son algunos
diseños de los nuevos motores (modificaciones de la cámara de combustión, inyección del
combustible electrónicamente controlada) han producido una reducción controlada de HC,
partículas y NOx.
Los métodos de tratamiento final16 de las emisiones incluyen trampas, oxidantes
mediante trampas y catalizadores. Los sistemas que utilizan prototipos de oxidantes
mediante trampas han mostrado ser capaces de reducir del 70 al 90 por ciento de las
15 Op Cit. Pág. 121 16 ONURSAL B. Contaminación atmosférica por vehículos automotores: experiencias recogidas en siete centros urbanos de América Latina. Washington: The World Bank,1997, 30-44.
26
emisiones de partículas con una adecuada regeneración, aún cuando los vehículos tienen
elevados kilometrajes. Básicamente el proceso consiste en atrapar una parte importante de
las partículas procedentes del motor y consumirlas antes de que se acumulen, de tal manera
que no saturen el filtro y causen problemas, produciendo mayor consumo de combustibles y
un menor rendimiento.
2.7 Problemática Del Transporte Urbano En Bogotá
Según Chamorro 2001, dentro del estudio que se referencia se estima que la historia del
transporte en la ciudad de Bogotá, se puede tomar desde poco antes de la mitad del siglo
pasado en donde surgieron diferentes necesidades por parte de la población existente en
aquella época, la cual estaba en aumento rápido al igual que el crecimiento de la misma
ciudad. Este crecimiento se generó por una oferta de bienes y servicios, cada vez mayor,
así como de un cambio significativo de los sistemas de producción. 17 Es por este
crecimiento que se crea de forma directa y proporcional al crecimiento de un sistema de
trasporte el cual presenta un problema que se define en la actualidad y que generan cada
día una disminución en la calidad del servicio y un aumento en el ámbito de contaminación
para la ciudad, el cual es el indebido manejo que le ha dado al servicio público las empresas
privadas de transporte en donde se encuentran afiliados los diferentes automotores.
Por todo lo anterior, desde la creación a partir de la ley 99 de 1993 del DAMA y debido
a que los automóviles son los causantes aproximadamente del 70%18 de la contaminación
del aire, no solo en Bogotá D.C. sino en todo el mundo. En Bogotá D.C. se han creado
estrategias de control tales como “Sincronizate con Bogotá, programa de pico y placa,
jornada sin mi carro en Bogotá, operativos de control sobre la vía”19 entre muchos otros,
para poder minimizar el grave problema de contaminación dentro de los centros urbanos
que aumenta a causa del parque automotor de servicio publico, el cual tiene más de 20 años
17 UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, Efectos De La Contaminación Por Automóviles Sobre Algunas Especies Forestales En La Ciudad De Bogotá D.C., Chamorro Clara, Preciado Jair, Santa Fe de Bogotá, 2001, Pág. 41 18 DAMA, Control Emisión de Gases Pág. 76 19 El DAMA y la STT ponen en marcha nuevas herramientas de control a los vehículos contaminantes en el D.C., 13 de Junio de 2003; Disponible en: htm: http://www.dama.gov.co/prensa/presabr3.htm
27
de funcionamiento en su mayoría y además el cual no cuenta con una buena programación
de mantenimiento. Es interesante ver otro aspecto que caracteriza al transporte urbano, con
propietarios que comparten el vehículo, pero también los hay que disponen de varias
decenas de ellos; no obstante la mayoría poseen un solo automotor lo cual nos lleva al
mismo punto de un deficiente mantenimiento en el parque automotor de servicio público.
.
La carencia de un mantenimiento técnico mecánico del parque automotor del servicio
público es dado en parte por la necesidad de explotar al máximo la maquinaria y obtener
una mayor rentabilidad tanto para el conductor como para el propietario desencadenando
eventos de contaminación por la emisión de partículas y gases producidos por el mal estado
de los automotores, dejando de lado aspectos que deberían ser de cumplimiento obligatorio
como el mantenimiento mecánico general y periódico para así mismo cumplir con los
niveles permisibles de la normatividad vigente establecida.
El manejo del sistema de transporte, desde el punto de vista organizacional ha estado en
manos de los organismos gubernamentales, pero la gestión propiamente dicha ha sido como
se dijo anteriormente llevada a cabo por particulares como se presenta en el Anexo 1 en
donde se presenta la lista de empresas existentes de servicio público al 2004.
En resumen, es importante que exista un control por parte de la autoridad ambiental
debido a que el problema de emisiones de fuentes móviles por parte del servicio público
que se manifiesta ha simple vista en cualquier parte de nuestra ciudad lleva ha generar
metodologías rápidas y eficientes que nos ayuden a realizar dicha actividad para poder
mejor una calidad de aire urbana que en el momento es un problema de salud y medio
ambiente y de preocupación para todos.
Ahora bien mencionados los aspectos del indebido mantenimiento que se tiene en el
parque automotor de servicio público dentro de la ciudad de Bogotá, se suma el problema
para realizar el control de dichos vehículos en las vías de la ciudad, por el tiempo que tarda
realizar cada prueba situación que se mirará en puntos posteriores.
28
2.8 Métodos De Medición Para Fuentes Móviles Con Motor Tipo Diesel.
A continuación, se presentarán las dos metodologías que son utilizadas en Bogotá para
realizar la medición de emisiones a vehículos con motores tipo diesel en donde nos
centraremos en la segunda que es el objeto de este estudio.
2.8.1 Opacímetro
2.8.1.1 Medición De Opacidad
Cada reporte de datos de opacidad20 es el resultado del promedio que resulta de la toma
de muestras que se le realizan al vehículo con intervalos de tiempo de 10 segundos, donde
la mitad de este tiempo es para realizar la aceleración y la otra mitad para permitir que el
vehículo llegue a estado de marcha mínima o ralenti.21 El opacímetro cuenta con un
principio de funcionamiento basado en la transmisión de luz, en donde una porción de
humo que entra por la sonda de toma de muestra, pasa al tubo de muestra el cual tiene una
longitud determinada de 51 centímetros por la cual circula el humo que es reflejado en un
espejo que se encuentra localizado en el lado opuesto del lente convexo a donde retorna la
luz pasando por el detector y de esta forma determinando el grado de transferencia de luz
que se presenta; es así como se establece que a mayor transmisión de luz es menor el grado
de opacidad y al presentarse menor transmisión de luz, mayor es grado de opacidad de
una muestra de humo.
2.8.2 Ringelmann
Para este estudio se tomará la información disponible sobre la metodología; la cual en sus
principios fue creada para realizar el control a fuentes fijas y luego sería adoptada por otros
países quienes la adaptaron para realizar controles a fuentes móviles de emisión, como lo
fueron Chile, Brasil y actualmente Colombia.
20 Facultad de reducción que ocasiona un sustancia al paso por ella de la luz visible. 21 Marcha mínima o ralentí: son las especificaciones de velocidad del motor establecidas por el fabricante o ensamblador del vehículo, requeridas para mantenerlo funcionando sin carga y en neutro (para cajas manuales) y en parqueo (para cajas automáticas). Cuando no se disponga de la especificación del fabricante o ensamblador, la condición de marcha mínima o larenti se establecerá a un máximo de 900 rpm del motor
29
La metodología presenta matices de grises con los cuales se puede establecer la
densidad de la columna de humo de una fuente fija de forma visual; dichos matices fueron
creados por el profesor Maximilian Ringelmann de Paris.
El profesor Ringelmann nació en 1861, fue profesor de ingeniería agrícola en el instituto
Nacional Agronómico y director de la estación “d´Essais de Machines” en París en 1888, y
sostuvo estas posiciones por muchos años.
La tarjeta fue introducida en los Estados Unidos por William Kent en un artículo
publicado en la revista de Noticias de Ingeniería de noviembre 11 de 1897, con un
comentario que había aprendido de las tramas de grises en una comunicación privada con
Bryan Donkin de Londres, donde el uso de esta metodología se dio en una forma intensiva
durante la época. Kent propuso en 1899 que la metodología fuera aceptada como la
medida estándar de la densidad del humo en el código estándar por “power–plant testing”
que fue formulada por la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos.
La Tabla Ringelmann fue usada por los ingenieros del “technologic Branch of the
U.S.Geological Survey” (el cual después formó los núcleos de las presentes agencias de
minas) en sus estudios del comienzo de la combustión donde no se presenta humo en San
Luis en 1904, y por 1910, había sido reconocido oficialmente, la ordenanza de humo, que
revisó Boston mediante la legislación de Massachussets.
La tabla es ahora utilizada como un mecanismo para determinar si las emisiones de
humo están dentro de los limites o estándares permisibles (ordenanzas y estatutos)
establecidos y expresados con referencia a la tabla. Esta es usada extensamente por la ley
de cumplimiento oficial y jurisdicciones que han adoptado estandartes basados en la
metodología de la Ringelmann.
En 1908, copias de la tabla fueron preparadas por la “Technologic Branch of the
U.S.Geological Survey” para usar por sus ingenieros de combustibles y por distribución
30
pública. En su organización en 1910, la agencia de minas asumió este servicio junto con las
otras actividades de comprobación de combustibles de la Technologic Branch. 22
2.8.2.1 Descripción y Metodología de Preparación de la Tabla para Fuentes
Fijas.
La metodología Ringelmann es virtualmente un esquema de graduación de escala de
grises, pasando por cinco (5) tonalidades pasando del Blanco al Negro, puede ser
reproducido con precisión por medidas de una malla rectangular de líneas negras de un
ancho definido y con fondos blancos. La regla dada por el profesor Ringelmann por la cual
la tabla puede ser reproducida en la siguiente forma:
Tabla 0 – Todo Blanco
Tabla 1 – líneas negras de 1mm de grosor, externo de 10mm e interno cuadrados blancos
de 9mm.
Tabla 2 – líneas negras de 2.3mm de grosor, espacio de escuadra23 de 7.7mm
Tabla 3 – líneas negras de 3.7mm de grosor, espacio de escuadra de 6.3mm
Tabla 4 – líneas de 5.5mm de grosor, espacio de escuadra de 4.5mm
Tabla 5 – Todo negro
La tabla, es distribuida por la agencia de minas, proporcionando los matices de las tablas
1, 2, 3 y 4 en una hoja sencilla, el cual son conocidos como Ringelmann No. 1, 2, 3 y 4
respectivamente24. (VER ANEXO 2)
2.8.2.2 Uso De La Tabla Para Fuentes Fijas
Muchos municipios y estados reguladores federales establecen la densidad del humo,
mediante limites basados el la tabla Ringelmann como los publicados por la agencia de
minas de USA. Aunque la tabla no fue originalmente para propósitos reguladores,
22 Depatment of the Interior, RINGELMANN SMOKE CHART, Bureau of Mines, 1967. 23 Entiendase al espacio de escuadra como el espacio blanco existente entre línea y línea dentro de la trama. 24 New Jersey State Deparment of Enviromental Protection. New Jersey Administrative Code. Air Test Method 2. June 21, 1976.
31
actualmente es utilizada para este propósito, en muchas jurisdicciones donde los resultados
obtenidos son aceptados como evidencia legal.
La aparente opacidad de una estela de humo depende de algunas condiciones tales como:
la concentración del material particulado en la fuente, el tamaño de la partícula, el fondo de
la columna de humo, el cual esta sujeto a las condiciones de luz natural, la posición del
observador con respecto al sol y el color de las partículas. Puesto que el carbón no
quemado es el principal material colorante de una estela de humo que genera un quemador
que utiliza como combustible carbón o diesel, el relativo matiz de éste, es una función de la
eficiencia de la combustión. 25
Aunque la tabla presenta limitaciones, proporciona un buen resultado práctico en manos
de un operador entrenado correctamente. Sin embargo, no esta definido al 100% si es
conveniente presentar los resultados en unidades fracciónales (1/2, 3/4, etc), debido a las
variaciones en la condición de la observación y en el juicio del observador.26
Para el uso de la tabla, el observador debe sostenerla, con el brazo estirado, alineándola
con la chimenea, comparando la emisión de la chimenea, con la tabla que más se asemeje
al humo, luego se escribe el número de la tabla con el tiempo de la observación. Si la
emisión es nula se determina la tabla 0 y si es del 100% se da la No. 5.
Para determinar el promedio de emisión de humo sobre un relativo periodo de tiempo, tal
como 1 hora, las observaciones son usualmente repetidas en intervalos de un cuarto de
minuto o en un minuto y medio. Las lecturas son luego llevadas a un porcentaje equivalente
estándar del 20 % correspondiente a la tabla Nº 1, posteriormente y con el fin de hallar el
porcentaje de densidad de humo de la chimenea durante el periodo total de observación se
realiza mediante la utilización de la siguiente formula:
Equivalente N. 1 * .20 * 100 = porcentaje de densidad de humo
Numero de observaciones 25 Environmental Protection Agency of USA (EPA), Método 9, 1996
32
La elección del número de observaciones ha realizar (mínimo 50) se establece con el
propósito de determinar la verdadera emisión de la fuente y así mismo establecer las
medidas de control a implementar o requerimientos a realizar por parte de la autoridad
ambiental, esto teniendo en cuenta la normatividad que se encuentre vigente.
2.8.2.3 .8.2.3 Requisitos Generales De La Observación Para Fuentes Fijas
a. El observador estará de pie a una distancia suficiente para tener una vista clara de
las emisiones.
b. El observador se localizará de tal forma que:
1. Para las lecturas de opacidad en porcentaje, el observador se encontrará
ubicado a 140° respecto al sol dando la espalda al mismo.
2. Para las lecturas del número de Ringelmann, el observador se encontrará
ubicado a 140° respecto al sol dando la espalda al mismo; sin embargo,
cuando las condiciones (especialmente meteorológicas) no lo permitan, no es
necesario que el sol este a espalda del observador.
c. Se dirigirán las observaciones al punto de más alta opacidad en porcentaje (%), sobre
la estela de humo, teniendo en cuenta la escala de grises para efectuar la respectiva
comparación.
d. De acuerdo con los requisitos de los puntos a y b, el observador hará mediciones
usando una línea imaginaria de visión de aproximadamente 90° en dirección de la
estela de humo al punto de mayor opacidad.
e. El observador no mirará la estela de humo continuamente, pero observará la misma
con intervalos de 15-segundos.
f. Para estelas de humo que presenten vapor de agua (las estelas de vapor):
26 Op. Cit
33
1
2
Cuando el vapor de agua esté presente dentro de la estela de humo
en el punto de descarga a la atmósfera, se harán las observaciones
después de un espacio prolongado donde no se vea vapor de agua
en la estela.27
Cuando el vapor en la estela se condensa y se pone visible a una
distancia después del punto de descarga a la atmósfera, deben
hacerse las observaciones antes del punto en el cual el vapor se
vuelve visible en la estela. 28
2.8.2.4 Certificación
a. Un observador debe completar un curso de entrenamiento, aprobado por la
autoridad competente, para ser certificado satisfactoriamente mediante una
prueba donde debe observar y reconocer la opacidad y matiz o apariencia de
varias estelas de humo visibles. La certificación puede hacerse por la
Autoridad o por cualquier persona aprobada por la misma para tal
propósito. Un observador debe de haber sido certificado (o recertificado)
dentro de un período de aproximadamente seis meses.
b. Un observador debe demostrar la habilidad de asignar las lecturas de
opacidad dentro de las cinco opciones porcentuales posibles
(20,40,60,80,100%) y en Ringelmann debe tener la habilidad de numerar
las lecturas en cuartos de escala sobre la trama (1/4, 2/4 , 3/4, 1) . Las
pruebas de la certificación consisten en por lo menos 25 observaciones de la
estela en cada categoría de la misma (estelas blancas y negras). Los errores
no deben exceder una desviación del 15 por ciento en cualquier lectura en
cada categoría.29
27 New Jersey State Deparment of Enviromental Protection. New Jersey Administrative Code. Air Test Method 2. June 21, 1976. 28 Depatment of the Interior, RINGELMANN SMOKE CHART, Bureau of Mines, 1967 29 New Jersey State Deparment of Enviromental Protection. New Jersey Administrative Code. Air Test
Method 2. June 21, 1976.
34
2.8.3 Ringelmann Para Fuentes Móviles
Diferentes países han modificado la metodología Ringelmann con el fin de disponer de
una herramienta para poder combatir la problemática del mal mantenimiento que presentan
los vehículos que poseen motores tipo diesel y que se encuentran incumpliendo con la
normatividad que establece cada país; además se han establecido los lineamientos sobre
los cuales se deben realizar las observaciones y a su vez las restricciones que se pueden
tener para efectuar las mismas. Aunque se han implementado algunos cambios a dicha
metodología se mantiene la esencia de lo presentado en las tablas para fuentes fijas.
En Colombia y más específicamente en Bogotá, el agotamiento de un ambiente sano
hace que la comunidad sometida a las emisiones atmosféricas generadas en gran parte por
las fuentes móviles de emisión específicamente por los motores tipo Diesel, como son
camiones o buses de servicio público, con llevan a que la autoridad ambiental del Distrito,
Departamento Técnico Administrativo del Medio Ambiente (DAMA) implemente la
metodología en cuestión, la cual permite de una forma rápida, económica y práctica
identificar el grado de contaminación emitida por un vehículo diesel (opacidad),
facilitando de esta forma, el establecimiento de los respectivos correctivos que las
empresas transportadores y los mismos transportadores deben efectuar.
Con base en lo anterior el (DAMA), así como las respectivas autoridades ambientales de
Chile y Brasil han adoptado la metodología Ringelmann para aplicarla en el control de las
Fuentes móviles de emisión, más específicamente a los vehículos pasados y de servicio
público que hoy día son considerado los mayores aportantes de dicha contaminación.
Dicha adopción se realizó con una primera aproximación de la metodología, la cual con
el presente estudio ha sufrido cambios de importancia, tanto en las tramas (escala) de
matices de grises, como en el procedimiento para el uso de la misma en campo, lo cual se
mostrará en los resultados que se presentarán en capítulos posteriores.
35
2.8.3.1 Requisitos Y Restricciones Iniciales De Observación Para Fuentes
Móviles
Los requisitos y restricciones que se presentan son muy similares a los que se
establecieron hace más de un siglo por el profesor Maximilian Ringelmann.
a. Restricciones Para El Uso De La Metodología
Alta velocidad del viento, situación que puede generar altas y rápidas
dispersiones de las emisiones.
Condiciones naturales del observador, dado que no todas las personas tienen
la misma apreciación de las tonalidades de grises.
Posición del sol con respecto al observador.
Color de las partículas, las cuales pueden cambiar la apreciación de
tonalidad por parte del observador.
b. Requerimientos De La Observación
El sol debe encontrarse a espaldas del observador
El punto de emisión debe quedar al norte de la ubicación del observador
La posición del observador debe ser perpendicular al punto de emisión
La observación solo se debe efectuar para un punto de emisión a la vez
No se deben realizar las mediciones entre las 11 AM y la 1 PM
Estas variables influyen en la apariencia de la estela de humo que emite el vehículo
detectada por un observador, y pueden afectar la capacidad del observador de asignar con
exactitud valores de opacidad a las estelas observadas. Los estudios sobre la teoría de
opacidad tanto para fuentes fijas como móviles de las diferentes estelas de humo y ensayos
en campo, han demostrado que una pluma es más visible y presenta la mayor opacidad
aparente cuando se observa contra un fondo de contraste.30 Por eso este estudio tendrá
verificaciones de la metodología en campo para establecer posibles ajustes de la misma.
30 Environmental Protection Agency of USA (EPA), Método 9, 1996
36
Sin embargo, es de anotar que el potencial de error dentro de una observación es
también mayor cuando la estela de humo se observa en condiciones de bajo contraste, es
decir que se presenten fondos oscuros o de tonos que no permitan realizar la observación
como en campos oscuros o muy cerrados, la opacidad aparente de una estela de humo es
inferior y se aproxima a cero a medida que decrece el contraste de color y de luminiscencia.
Como resultado de esto, cuando una estela de humo se observa en condiciones de menor
contraste, se pueden cometer errores y desviaciones importantes, por lo que es necesario
realizar la observación teniendo en cuenta la metodología establecida y de esta forma
disminuir o minimizar el grado de error, que se puede llegar a tener dado que una
desviación negativa hace disminuir y no aumentar la posibilidad de que un usuario sea
citado por violación de estándares de opacidad debido a un error del observador.
2.9 Metodología Ringelmann En Colombia.
Inicialmente se disponía en Bogotá de una tarjeta Ringelmann con una escala de grises
aproximada y una metodología no validada, que carecía de argumentación técnica en su
elaboración y que aunque brindaba soporte al control, ésta no era considerada precisa y por
ende no se tenía la suficiente seguridad para la imposición de medidas sancionatorias
dentro de los operativos de control en vía, adicionalmente no se disponía de un programa de
capacitación establecido que incluyera la certificación del personal involucrado en los
operativos.
A continuación se presenta la primera aproximación de tarjeta Ringelmann para Bogotá:
37
Figura 4. Primera Tarjeta Ringelmann Para La Ciudad de Bogotá
Fuente DAMA31
La anterior tarjeta, que fue la primera aproximación que se realizó para el control de
fuentes móviles con combustible tipo diesel, presentaba la siguiente metodología:
1. Sostenga el cartón con el brazo totalmente extendido
2. Compare la opacidad de los gases expedidos por el vehículo observado, con las
tonalidades del cartón medidor y precise cuál es la tonalidad de la escala que más se
asemeja con la densidad (oscuridad) del gas emanado por el mismo.
3. Dependiendo del año modelo del vehículo, se medirá la tonalidad de los gases,
si se supera el porcentaje descrito en la tabla del artículo 2, el vehículo debe ser
sancionado según el artículo 40. expedido el 14 de junio de 1996 por el Departamento
Técnico Administrativo del Medio Ambiente DAMA.
31 Dentro de los anexos se presentara una tarjeta original para poder ser comparada con la nueva tarjeta que resulta de este estudio.
38
Saliendo del ámbito nacional, se podría mirar a nivel internacional como se maneja la
metodología Ringelmann para el control de fuentes móviles de emisión de vehículos diesel,
por lo cual se presenta a continuación las dos tarjetas que se manejan en Chile y en Brasil
respectivamente y lo que se ha podido encontrar sobre estas.
2.10 Metodología Ringelmann A Nivel Internacional
2.10.1 Ringelmann En Chile
Figura 5. Tarjeta Ringelmann Para Chile
En chile se creó un control ciudadano con la metodología con lo que los usuarios del
transporte cuentan con un sencillo instrumento para que puedan identificar y denunciar a
los buses que se encuentran contaminando.
La "Tarjeta de Control Ciudadano de Emisiones" (TCCE) como se denomina en Chile,
permite a los usuarios, a través de la observación de los gases que emanan del tubo de
escape, establecer cualitativamente el nivel de emisiones, de acuerdo a una escala de grises
con la cual se debe comparar la estela de humos como se ha venido hablando dentro del
ámbito nacional y el de fuentes fijas de emisión.
Con esta primera percepción, el ciudadano puede hacer el reclamo respectivo a un Call
Center que se instauro en dicha ciudad el cual le llamaron fonoAcción (El número es el
39
143), desde donde el Departamento de Fiscalización programa la búsqueda del bus
denunciado para la medición de sus gases y la aplicación de la sanción correspondiente, si
es que se comprueba la infracción a la norma de emisiones vigente de dicho país.
2.10.1.1 Construcción Y Uso De La Tarjeta Ringelmann De Chile
Según lo estableció la Secretaria de Transportes del Gobierno de Chile, este instrumento
posee un visor central, alrededor del cual existe una escala variable de tonos, que van desde
el blanco al negro, gracias a los cuales el observador puede clasificar las emisiones en
alguna de los siguientes niveles: "peligroso", "muy malo", "malo", "regular" y "aceptable".
Para su uso, el observador, situado de espaldas a la luz, debe mirar por más de cinco
segundos a la columna de humo de un vehículo a través del visor central, comparando el
color de ésta con la escala de grises que tiene el reverso de la tarjeta. Si esta observación
indica "malo", ese vehículo puede ser denunciado.
La TCCE, busca entregar a los usuarios del transporte público un instrumento útil para
detectar y denunciar a los buses que contaminan, fortaleciendo la participación de la
comunidad en las tareas de fiscalización y su aporte al mejoramiento de la calidad del aire
de la ciudad.
Al mismo tiempo, dado su tamaño y material, la tarjeta constituye un instrumento
durable y fácil de portar para el usuario.32
32 Control ciudadano de emisiones, Gobierno de Chile, Secretaria de Transporte, 10 de junio de 2003; Disponible en: htm: http:// , www.enaccion.cl http://www.enaccion.cl/informacion/urbanos.htm#dieselnuevo
40
2.10.2 Ringelmann En Brasil
Figura 6. Tarjeta Ringelmann Para Brasil
En brasil se estableció la metodología como norma de evaluación de la contaminación de
emisión de gases de escape de los vehículos con motores diesel en cualquier condición de
trabajo.
Esta metodología igualmente sirve para realizar una evaluación rápida y simple del
estado de mantenimiento de los vehículos diesel.
2.10.2.1 Construcción Y Uso De La Tarjeta Ringelmann Para Brasil
Según la asociación brasileña de normas técnicas, se estableció una escala impresa,
constituida por 6 campos de densidades colorimétricas de 0; 20, 40; 60; 80 y 100%
determinados por retículos de 1cm por 1cm de líneas negras y de espesores definidos que
deben ser observadas a una distancia que permita la visualización de las tonalidades de
forma uniforme.
41
Para su uso, el observador debe encontrarse a una distancia entre los 20 y 50 metros del
punto de medición, estar posesionado de forma tal que la luz del sol no influya
directamente en sus ojos, la línea de observación debe estar dirigida preferiblemente a la
salida del gas de escape, el observador debe tener la tarjeta con el brazo estirado y mirando
a través de la apertura de la tarjeta para determinar los patrones que más se asemejen a la
tonalidad del gas emitido.
Cuando el procedimiento utilizado exija la realización de varias lecturas dadas las
condiciones de trabajo del motor, el ensayo es valido desde que todos los resultados no
difieran en más de una unidad de la escala de la tarjeta Ringelmann.
2.11 Marco Legal Para Vehículos Con Combustible Tipo Diesel
La denominada AGENDA 21 establecida por la Asamblea General de las Naciones
Unidas el 22 de diciembre de 1989, en el Capítulo 6 (Protección y promoción de las
condiciones de la salud humana) y en el Capítulo 9 (Protección de la atmósfera, Item 2,
Transportes) enfatiza la necesidad de que los gobiernos y la sociedad promuevan políticas y
desarrollen medidas orientadas respectivamente a la reducción de los riesgos para la salud
originados por la contaminación y otros peligros ambientales, y a la reducción de los
contaminantes atmosféricos originados por el sector de los transportes.
A nivel de Colombia, se maneja diferentes normas que hacen énfasis en el control a
fuentes móviles como es el Decreto 948 del 5 de junio de 1995 del Ministerio del Medio
Ambiente que en su Capitulo VIII - establece Mecanismos De Evaluación Y Certificación
Para Fuentes Móviles, la Resolución 005 del 9 de Enero de 1996 (Ministerio del Medio
Ambiente), por la cual se reglamentan los niveles permisibles de emisión de contaminantes
producidos por fuentes móviles terrestres a gasolina o diesel, y se definen los equipos y
procedimientos de medición de dichas emisiones y se adoptan otras disposiciones, la
Resolución 909 de agosto 20 de 1996 del Ministerio del Medio Ambiente por la cual se
modifica parcialmente la Resolución 005 de 1996.
42
Finalmente en el ámbito de la ciudad de Bogotá se presenta la Resolución 160 del 14 de
Junio de 1996 dada por el DAMA, por la cual se reglamentan los niveles permisibles de
emisión de contaminantes producidos por las fuentes móviles con motor a gasolina y diesel
y la Resolución 556 de abril del 2003 del DAMA donde se establecen los criterios y límites
máximos permisibles para la inmovilización de vehículos por emisión y contaminación por
fuentes móviles y se establecen otras disposiciones y procedimientos. (VER ANEXO 3)
43
3. Métodos
Se establecieron los diferentes cambios que deben presentar en la nueva tarjeta
Ringelmann en cuanto a su trama de Grises reducida y su metodología de uso, teniendo en
cuenta la información disponible que se pudo obtener, dentro de la investigación
preliminar, sobre la metodología Ringelmann tanto para la evaluación para fuentes fijas
como para las móviles con los diferentes requerimientos para su uso y para ser utilizada
por un observador.
Se difundió el tema de la contaminación del aire por fuentes móviles de contaminación al
personal que seria el encargado de realizar las diferentes mediciones con la nueva Tarjeta
Ringelmann ya impresa con los cambios realizados, mediante un proceso de capacitación y
certificación, el cual se presentó en dos etapas consecutivas, una primera fase teorica
donde se tubo en cuenta los diferentes temas que debe conocer el personal capacitado en
cuanto a la contaminación del aire, sus efectos en la salud y en el ambiente, adicionalmente
se habló sobre la historia, forma de uso y toma de muestra (observación) y la teórica sobre
la metodología Ringelmann para la evaluación de opacidad dentro de la ciudad de Bogotá
D.C., capacitación que se impartió durante un periodo de 20 horas presénciales
(presentación procesada en Power Point, del paquete de Microsoft Office XP para
Windows –Ver anexo 4-), y una segunda fase de entrenamiento en campo para la toma de
muestras (observaciones) mediante la utilización de la nueva Tarjeta Ringelmann durante
un periodo de dos meses.
La toma de muestras por el personal ya capacitado y certificado, se realizó después de
establecer dos grupos de trabajo, en donde uno de ellos se encontraba capacitado y
44
certificado, mientras que el otro tan solo poseería la primera fase de capacitación
mencionada, para determinar el posible error dentro de dos observadores con diferente
entrenamiento.
El muestreo antes mencionado se ejecutó durante un periodo de 30 días, para lo cual se
establecieron diferentes puntos de toma de muestras dentro de la ciudad de Bogotá D.C.,
con apoyo del Grupo coordinador de los operativos de campo (DAMA, Universidad
Nacional, Secretaria de Tránsito y Transporte (STT), Policía Metropolitana de transito), se
determinaron y validaron los diferentes puntos de muestreo, de tal manera que dichos
puntos fueran estratégicos para la toma de muestras, en el sentido de estar sobre vías
principales donde se presenta el mayor tráfico de rutas de servicio público que se tienen
dentro de la ciudad, además, se buscó que fueran lugares despejados para tener un fondo
adecuado de ambiente y no de edificios que generara un error de observación por el fondo,
que es uno de los requisitos que se ha determinado dentro de este documento a tener en
cuenta para poder realizar con mayor efectividad las medidas con la metodología
Ringelmann.
Ya establecidos los puntos de muestreo, se generó un primer formato en el cual se
calificaría, durante un tiempo determinado, el estado del parque automotor del servicio
público dentro de la ciudad de Bogotá D.C., por lo cual se procesó dicho formato de forma
manual registrando los diferentes datos que se establecen en el mismo, tales como “Tipo de
Vehículo”, “Marca del Vehículo”, “Placa”, “Empresa a la cual esta afiliada el Vehículo” y
finalmente la “opacidad” que determinó el observador que registró el vehículo dentro del
formato. (VER FORMATO ANEXO 5)
Esta primera toma de muestras mediante la utilización de la metodología Ringelmann se
realizó durante los horarios de 8:00 a 11:00 AM y de 2:00 a 5:00 PM como lo determina la
metodología para realizar la observación y de esta forma minimizar posibles errores por
parte del observador.
45
Con la información recolectada por los diferentes observadores, se creó una base de
datos, la cual se procesó electrónicamente mediante la utilización del programa de EXCEL
del paquete Microsoft Office XP para Windows y dió pie para la generación de futuros
requerimientos de presentación de los vehículos por parte de las empresas para la
verificación de la medición y la posterior toma de decisión para mejorar el cumplimiento de
una normatividad vigente existente para los vehículos con motor tipo Diesel.
Posteriormente, se creó un segundo formato (VER FORMATO ANEXO 6) en donde se
evaluaría la Metodología Ringelmann con respecto a la toma de muestra de opacidad
mediante la ayuda del equipo Opacímetro, por lo cual se procesó dicho formato que posee
espacio para la toma de medición y comparación de 20 vehículos en donde cada uno posee
para realizar cinco mediciones mediante la metodología Ringelmann por cada vehículo al
mismo tiempo que se realizó la toma con el equipo mencionado, para finalmente registrar
en el formato, fuera de la información del vehículo evaluado, los promedios que resultan
de la medición tanto con la metodología Ringelmann como del Opacímetro.
Con la información recolectada, se crearon diferentes tablas y gráficas procesadas de
forma electrónica mediante el programa EXCEL del paquete de Microsoft Office XP para
Windows, realizando las pruebas a través de diferentes aplicaciones que pueden arrojar la
información recolectada tal como: la desviación Standard que se obtuvo dentro de cada
prueba para determinar si el observador se encuentra o no dentro del rango de desviación
determinado de hasta 15%; cual es la desviación de un observador capacitado con respecto
a uno con capacitación baja; como se torna el cumplimiento de la normatividad por parte de
los vehículos tomando como referencia la normatividad vigente para la ciudad de Bogota
D.C., y finalmente determinando la viabilidad de uso de la metodología evaluada
(Metodología Ringelmann) para la ciudad de Bogota D.C., teniendo en cuenta la parte
económica con respecto al manejo del equipo opacímetro.
46
4. Resultados
Se creó una escala de grises con características especificas, teniendo en cuenta la realidad
de la ciudad y la normatividad vigente para fuentes móviles de emisión con motor tipo
Diesel, que en general es una normatividad laxa que se ira modificando con el paso del
tiempo y con las necesidades que demande la ciudad para el mejoramiento de la calidad del
aire.
La nueva escala de grises está constituida por un reticulado impreso en tinta negra sobre
un fondo blanco, reducido de tal forma que con el brazo de un observador totalmente
extendido que es de aproximadamente 50 centímetros, la coloración o tono de cada nivel
sea suficientemente uniforme para comparar de forma eficiente la emisión del vehículo con
la escala de grises. Para esto se redujo la escala hasta que se obtuvo un reticulado de 56
puntos por centímetro.
Es importante anotar que para realizar esta escala se tomó las referencia del espesor de
las líneas que posee las mallas para el control de fuentes fijas mencionado dentro del marco
teórico y como se define a continuación para cada nivel de la nueva Tarjeta Ringelmann.
Tabla 3. Características de la Escala de Grises
Numero de nivel
de Ringelmann 1 2 3 4 5
Densidad de
opacidad en % 20 40 60 80 100
Espesor de
líneas en (mm) 1.0 2.3 3.7 5.5 Negro
47
Se estableció la nueva metodología para usar la tarjeta Ringelmann la cual posee ocho
ítems a seguir.
1. Ubíquese de tal manera que el sol quede a su espalda y que el vehículo quede al
frente, a una distancia mínima de 10 metros y máxima a 30 metros del exhosto.
2. Sostenga la tarjeta con el brazo totalmente extendido.
3. La tarjeta (orificio pentagonal) se debe alinear de tal forma que no se vea el tubo
de escape del vehículo, sino aproximadamente a medio metro (0.50 m) de éste.
4. Si el vehículo es de más de un exhosto, haga la observación para un solo exhosto a
la vez.
5. A la temperatura normal de operación del vehículo, con la transmisión en neutro y
el motor a marcha mínima; solicite la aceleración del motor a máxima velocidad estable
y sin carga, en el menor tiempo posible.
6. Compare la opacidad de los gases expedidos por el vehículo, observando las
tonalidades de la tarjeta y precise cual es la tonalidad de la escala que más se asemeje a
la opacidad de los gases emitidos
7. Repita los pasos 5 y 6 mínimo dos (2) veces y seleccione la máxima opacidad
observada.
8. Determine la medida aplicable de acuerdo con la máxima opacidad observable en
los gases expedidos por el exhosto del vehículo, teniendo en cuenta la guía mostrada por
la tarjeta.
Dentro de la evaluación realizada a las empresas de servicio público dentro de los 88
sitios establecidos dentro de la ciudad de Bogotá D.C. (VER ANEXO 7) se realizó el
reporte de un total de 2582 vehículos de transporte público que presuntamente están
incumpliendo los límites permisibles (VER ANEXO 8)33.
Los vehículos reportados durante el periodo de evaluación se encuentran dentro de los
niveles 4 y 5 de la Tarjeta Ringelmann.
33 Solo aplica para versión digital.
48
Se realizaron con el segundo formato un total de 93 pruebas de las cuales tan solo 88 son
validas para la evaluación de la tarjeta Ringelmann con respecto al opacímetro.
Dentro de las pruebas 21 se le realizaron a vehículos entre 1981 y anteriores de los
cuales el 71.43% se encuentran sobrepasando el limite máximo permisible establecido por
la Res 556 de 2003 otorgada por el DAMA, el 9.52% sobrepasa el limite permisible de
emisión establecido por la Res. 160 y tan solo un 14 % se encuentran cumpliendo con las
normas vigentes de emisión.
Figura 7. Pruebas Realizadas a Vehículos entre 1980 y anteriores
0
20
40
60
80
100
120
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
NUMERO DE PRUEBA
OPA
CID
AD
%
"OBSERVADOR" OPACIMETRO Res. 160 Res. 556
En cuanto a la prueba realizada entre el observador y el opacímetro se ve dentro de la
gráfica anterior que tan solo dos (2) de las 21 pruebas realizadas se encuentran por encima
del valor que marco el equipo, adicionalmente se observa que las dos pruebas se son
realizadas en vehículos que se encuentran cumpliendo con la norma y que la observación
mediante la metodología Ringelmann no afecta la toma de decisión en el momento de
determinar una sanción para el usuario.
En relación a las observaciones generadas dentro de las pruebas a los vehículos en el
rango entre 1980 y anteriores, se encontró que el observador presenta una desviación
estándar dentro del limite permisible de error que se máximo de un 15%, y tan solo en la
49
prueba número 13 se encontró que el observador obtuvo un desviación del 18,3%
sobrepasando en 3.3 puntos lo permitido.
Hay que tener en cuenta que la observación realizada en la prueba número 13, se
encuentra por debajo del dato registrado por el equipo (opacímetro) como se ve en la
anterior figura, beneficiando al usuario en vez de generarle una posible sanción.
Figura 8. Desviación estándar entre el observador y el opacímetro en las pruebas a vehículos entre 1981 y anteriores
02468
101214161820
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21NUMERO DE PRUEBA
DESV
IACI
ON
EN
%
DESVIACION ESTANDAR
Se realizaron 3 pruebas dentro del total de 88 a vehículos entre 1981 a 1985, en donde se
encontró que el 66. 67% de los vehículos se encuentran por encima del límite permisible
establecido dentro de la Res. 556 del 2003 y que el restante porcentaje equivale a tan solo
un vehículo que se encuentra cumpliendo la normatividad de emisiones para la ciudad de
Bogotá D.C. como se ve en la figura 9.
50
Figura 9. Pruebas realizadas a vehículos entre 1981-1985
0
20
40
60
80
100
0 1 2 3 4NUMERO DE PRUEBA
OPA
CID
AD
%
OBSERVADOR OPACIMETRO Res. 160 Res. 556
En cuanto a la desviación que se tuvo durante las pruebas realizadas para dichos
vehículos que se presentaron en la figura anterior, se obtuvo que el observador presenta
una desviación entre el 2.85 y el 5.99%, lo cual se ajusta al límite permisible de desviación
para un observador calificado que es de máximo del 15% dentro de cada observación
Figura 10. Desviación estándar entre el observador y el opacímetro en pruebas a vehículos entre 1981-1985
01234567
1 2 3
NUMERO DE PRUEBA
DES
VIA
CIO
N E
N %
DESVIACION ESTANDAR
51
Se registraron para los vehículos entre 1986 – 1990 un total de 11 pruebas realizadas
utilizando simultáneamente las dos metodologías de medición de opacidad, encontrando
que el 90.91% de los vehículos inspeccionados se encuentran sobrepasando el límite
máximo permitido de emisión.
Figura 11. Pruebas realizadas a vehículos entre 1986 – 1990
0
20
40
60
80
100
120
0 2 4 6 8 10 12NUMERO DE PRUEBA
OPA
CID
AD
%
OBSERVADOR OPACIMETRO Res. 160 Res. 556
Se encontró dentro de las pruebas que el observador contó con dos pruebas de las 11
realizadas a este rango de vehículos, con una sobrevaloración con respecto al dato dado por
el equipo en la prueba número 1 y 3 con una desviación estándar de 4.31 y 2.13
respectivamente, las cuales no sobrepasan los 15 puntos admitidos.
Dentro del total de 11 pruebas realizadas a los vehículos entre 1986 a 1990 el observador
obtuvo desviaciones estándar entre 0.85 a 11.63 encontrándose dentro del parámetro
permitido de desviación para la toma de mediciones con la tarjeta Ringelmann como se
aprecia en la figura que se muestra a continuación.
52
Figura 12. Desviación estándar entre el observador y el opacímetro en pruebas a vehículos entre 1986 – 1990
0
2
4
6
8
10
12
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
NUMERO DE PRUEBA
DES
VIA
CIO
N E
N %
DESVIACION ESTANDAR
Para los vehículos que se encuentran dentro del rango de modelo entre 1991 a 1995 se
registraron 30 pruebas, en donde se presenta un porcentaje del 70% sobrepasando el límite
máximo permisible establecido por la Res. 556 y que un 26.67% están cumpliendo con la
normatividad vigente; en cuanto a las pruebas tomadas con la metodología Ringelmann se
tiene que el 56.66% se encuentra sobre el límite máximo permisible, generando de esta
forma a diferencia de lo establecido con por equipo (opacímetro) un 13.33% menos de
incumplimiento de dicha norma.
53
Figura 13. Pruebas realizadas a vehículos entre 1991 – 1995
0
20
40
60
80
100
120
0 4 8 12 16 20 24 28 32
NUMERO DE PRUEBA
OPA
CID
AD
%
OBSERVADOR OPACIMETRO Res. 160 Res. 556
En cuanto a la desviación estándar que obtuvo el observador con respecto al equipo
(opacímetro) se encontró que éste presentó desviaciones entre 0.56 y 18.44, de las cuales
las pruebas 2 y 5 se encuentran sobrepasando el límite permisible de desviación, de 18.44 y
16.72 respectivamente; aunque estas desviaciones no corresponden a una sobrevaloración
como se ve en la gráfica anterior sino por lo contrario se encontró que dicha desviación se
estaba por debajo del dato que arrojó el opacímetro en el momento de realizar las pruebas.
54
Figura 14. Desviación estándar entre el observador y el opacímetro en pruebas a vehículos entre 1991 – 1995
0
5
10
15
20
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29NUMERO DE PRUEBA
DES
VIA
CIO
N e
n %
DESCIACION ESTANDAR
Finalmente, dentro de esta etapa de estudio para los vehículos dentro del rango de
modelo de 1996 al 2000, se obtuvo 23 pruebas del total de 88 realizadas, arrojando como
resultado un 69.23% de incumplimiento del límite máximo permisible por parte de los
vehículos a los que se les realizó la prueba con el equipo, mientras que con la prueba
realizada con la metodología Ringelmann a los mismos vehículos se encontró un
incumplimiento de 65.22%, es decir un 4.01% menos a diferencia de lo registrado por el
opacímetro como se presenta en la figura posterior.
55
Figura 15. Pruebas realizadas a vehículos entre 1996 – 2000
0
20
40
60
80
100
120
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
NUMERO DE PRUEBA
OPA
CID
AD
%
OBSERVADOR OPACIMETRO Res. 160 Res. 556
En cuanto a la desviación que presentó el observador dentro de las pruebas realizadas a
los vehículos de modelo entre los 1996 a los 2000, se encontró que tan solo en la prueba
número tres, como se ve en la figura mostrada posteriormente, sobrepasó con una
desviación estándar de 16.65, lo establecido como límite de desviación para un observador
certificado para realizar la medición de opacidad mediante la Tarjeta Ringelmann, es decir
que no se encuentra cumpliendo por 1.65 puntos.
La Desviación de 16,65 que presentó el observador dentro de la prueba se da en una
subvaloración del dato arrojado por el opacímetro que fue de 95.55% de opacidad, mientras
que el observador reportó una medición del 72% de opacidad.
56
Figura 16. Desviación estándar entre el observador y el opacímetro en pruebas a vehículos entre 1996 – 2000
02468
1012141618
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23NUMERO DE PRUEBA
DES
VIA
CIO
N e
n %
DESVIACION ESTANDAR
Se encontró que un observador capacitado y certificado, presenta una desviación más
baja con respecto al dato que arroja como resultado de una prueba el opacímetro, que un
observador que no cuenta con la suficiente capacitación como se ve en la figura 17 en
donde el observador 1 es aquel que se encuentra certificado para realizar la medición
mediante la metodología Ringelmann, mientras que el observador 2 representado con el
color azul dentro de la misma figura presenta desviaciones que pueden tener efecto en el
momento de la medición a un vehículo.
Figura 17. Desviación estándar de observadores con diferencia de certificación con respecto al opacímetro
0
5
10
15
20
25
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Numero de Prueba
Des
viac
ion
Esta
ndar
en
%
Desvest observador no certif icado Desvest observador certif icado
57
5. Discusión De Resultados
El estudio se realizó en tres partes, en la primera se generó la nueva tarjeta Ringelmann
con características especificas para el uso en la ciudad de Bogotá D.C.(VER ANEXO 9 y
10) , terminada la fase anterior se encontró que a diferencia de las tarjetas de otros países
(Ringelmann para Chile y Brasil), la tarjeta motivo del presente estudio (Ringelmann
Bogotá), la escala de grises es menos estricta dado que cuenta con un punto de más por
centímetro dentro de la trama de grises.
Económicamente hablando se determinó que realizando el control de emisiones a
vehículos con motor tipo Diesel, mediante la Tarjeta Ringelmann se reduce gastos
importantes en consumo de energía eléctrica que necesita el equipo (opacímetro), gastos en
mantenimiento para el mismo y repuestos e insumos.
En la segunda parte de evaluación con la nueva tarjeta Ringelmann al transporte público
de la ciudad, se encontró que durante el mes de evaluación se reportó el incumplimiento de
la tercera parte de los vehículos de servicio público matriculados dentro de la ciudad.
Dentro de las ventajas de realizar dicha evaluación está: El disponer de bases de datos
para realizar requerimientos directos a las diferentes empresas donde se encuentran
afiliados los automotores reportados, así mismo el de establecer la empresa que más
presenta vehículos reportados, que en este caso fue la empresa UNIVERSAL DE
TRANSPORTE con 181 vehículos reportados y así mismo la que menos presentó, con el
fin de determinar los acciones pertinentes de control.
58
Dentro de la tercera parte del estudio donde se realizaron un total de 93 pruebas, cinco de
éstas fueron invalidadas para realizar el análisis debido a que se ejecutaron en momentos en
los que el equipo requería mantenimiento, generando de esta forma una medición no
fiable por parte de éste y con lo cual no se podría tener un punto de diferencia para evaluar
la medición mediante la Tarjeta Ringelmann.
Dentro del estudio, teniendo en cuenta que para obtener un registro en campo se requiere
un tiempo promedio entre 25 y 35 minutos en condiciones óptimas; (cuando se realizan las
aceleraciones de forma adecuada al vehículo inspeccionado para no bloquear el sistema y
cuando el vehículo se encuentra a temperatura de operación), se optó por efectuar el
análisis estadístico con 93 datos.
Dado que no es fácil conseguir las condiciones optimas para efectuar la prueba debido a
que se presenta: Incumplimiento de las normas de inspección visual (exhosto roto, tapa de
combustible, desfogues, etc. que no permiten realizar pruebas mediante el equipo),
problemas de temperatura en los mismos, problemas dentro del sistema del equipo de
medición (opacímetro) y condiciones de protesta de la ciudadanía ante la inspección de un
vehículo de servicio público entre otros, se logró realizar en promedio aproximadamente
7 pruebas diariamente a vehículos con motor tipo Diesel.
Dentro de las 88 pruebas validadas para el análisis estadístico (VER ANEXO 11)34 de
evaluación de la Tarjeta Ringelmann con respecto al equipo usado (opacímetro) en los
operativos de control, se encontró que la presencia de sobrevaloraciones ocurre cuando la
medida de opacidad tiende a cero y no cuando se encuentra en opacidades medias o altas.
Del total de las pruebas realizadas se encontró que en un 90.91% de las pruebas se
ubican por debajo del promedio que arroja el equipo, lo que demuestra que con la
metodología Ringelmann se está siendo más flexible que con la medición que se realiza
mediante el opacímetro que arroja datos exactos.
34 No aplica para versión digital.
59
En cuanto a las pruebas que presentaron desviaciones que sobrepasan el límite permisible
de 15%, es importante anotar que estas sobrepasan en porcentajes tales como 1.65% como
es el ejemplo de la prueba número tres de los vehículos dentro del rango de 1996 al 2000,
en donde se encontró una desviación estándar mayor a la permitida, pero que es dada por
una subvaloración del observador frente al dato arrojado por el equipo y no una
sobrevaloración que podría afectar al usuario en el momento de determinar la sanción ha
imponer por parte de la autoridad competente, o como la prueba tres de los vehículos
inspeccionados entre 1981 a 1986 la cual presenta una sobrevaloración que genera una
desviación negativa es decir por encima del dato que arrojó el equipo de 5.99%, la cual
tampoco afecta la toma decisión por parte de la autoridad ambiental.
Es de anotar que dentro de las pruebas realizadas el mayor número de vehículos
evaluados fueron los que están en el rango de 1991 a 1995 con 30 vehículos, que los que
presentaron un menor número de pruebas fueron los que se encuentran dentro del rango de
1981 a 1985 con 3 vehículos inspeccionados y que no se obtuvo pruebas para los vehículos
que se ubican en el rango del 2000 y posteriores.
Finalmente dentro de la comparación de las 30 pruebas entre un observador certificado y
uno no certificado, se pudo encontrar que las desviaciones que sobrepasan el porcentaje
permitido son en total un 16.67% de las pruebas. Es importante resaltar que son
desviaciones en su mayoría positivas, es decir que se encuentran subvalorando el resultado
arrojado por el equipo como lo es la prueba cinco en donde el observador obtuvo una
desviación de 19.59% correspondiente a los datos del 52% de opacidad arrojados por el
observador y 79,7% dado por el opacímetro.
60
6. Conclusiones
El resultado del estudio mostró la viabilidad de potencializar y masificar el uso de la
Tarjeta Ringelmann para realizar el control de fuentes móviles de emisión con motor tipo
Diesel, dada su rapidez en tiempo de respuesta para el control y la baja inversión
económica que se requiere para su aplicación.
El resultado estadístico del estudio comparativo entre un observador certificado y uno no
certificado, demostró la necesidad de que el observador que realice la medición de
opacidad mediante la Tarjeta Ringelmann, debe ser una persona capacitada y certificada
para dicha labor con el fin de obtener resultados o mediciones fiables que no incurran en un
error ante el ciudadano.
Estimando que en realidad la metodología Ringelmann a través de la Tarjeta brinda una
mayor rapidez y economía en el control de emisiones a vehículos tipo Diesel, con respecto
al equipo, se podría llegar a la conclusión que con dicha metodología se puede generar un
mayor control de los automóviles con motor tipo Diesel que transitan en la ciudad y de esta
forma optimizar el cumplimiento de la normatividad que presenta los límites de emisión
para Bogotá D.C.
Con el uso de la Tarjeta Ringelmann se puede dar una respuesta más rápida ante la
ciudadanía del estado del parque automotor tipo Diesel y de esta misma forma establecer
nuevos programas y mecanismos de control teniendo en cuenta la norma.
61
Con la creación de la base de datos en donde se encuentran los vehículos reportados
como presuntos contaminadores, se creó un acta de requerimiento para las empresas con el
fin de verificar el posible incumplimiento de los vehículos matriculados a éstas y
determinar la sanción o acción a tomar para disminuir el impacto que se está generando por
parte de los mismos al recurso aire de la ciudad.
Se confirmó con este estudio, que la Tarjeta Ringelmann es una metodología apta
teniendo en cuenta su procedimeinto de uso en campo, para realizar el control de emisiones
a vehículos con motor tipo Diesel dentro de la ciudad de Bogotá D.C.
Aunque el estudio se realizó a vehículos que contaron con el exhosto de forma vertical,
se empezaron a realizar experimentos que pueden ser parte de una segunda fase del
presente proyecto, para tomar medidas de opacidad mediante la Tarjeta Ringelmann a los
vehículos con motor tipo Diesel que según normatividad pueden contar con salida de
emisiones horizontales.
Este estudio tuvo como limitación la dificultad de efectuar las pruebas de campo con el
opacímetro debido a gran tiempo que demanda cada prueba, los recursos económicos
empleados para las mismas, la disponibilidad de los equipos, que finalmente conllevaron a
tener una muestra de 93 registros (aunque siempre se busco tener un número mayor de los
mismos).
62
7. Recomendaciones
Es estima importante, después de la verificación de los vehículos que se encuentran
dentro de la base de datos en cuanto a su cumplimiento, volver a realizar la evaluación a
los mismos para determinar el grado de disminución y eficacia que se tuvo con el reporte
dado a través de la Tarjeta Ringelmann.
Después de encontrarse en funcionamiento por parte del personal certificado la
metodología Ringelmann mediante la Tarjeta durante cinco meses, se recomienda que la
tarjeta Ringelmann que se encuentra plastificada por sus dos caras, solo se debe laminar por
la cara posterior donde no se encuentra la escala de grises ya que por su uso masivo dentro
de los operativos de control y el deterioro del plástico y papel (oxidación), tiende a generar
un color amarillento el cual puede hacer que el observador obtenga una medición errónea.
Se recomienda para comodidad del observador que para futuras impresiones de la tarjeta,
el campo de la escala de grises se amplíe para poder establecer la medición de forma más
clara y rápida.
Dados los resultados de comparación entre observadores certificados y no certificados, se
recomienda efectuar una recertificación de los observadores encargados de realizar el
control con un periodo máximo de seis meses. Para de esta forma disminuir los posibles
errores que se puedan generar, reafirmar los conocimientos de los operadores y así
proporcionar una mayor credibilidad de la metodología ante los usuarios.
63
Se recomienda continuar con el estudio en donde se establezcan los posibles cambios que
pueda presentar la metodología Ringelmann para la medición de emisiones de vehículos
con motor tipo Diesel que cuenten con salida exhosto de forma horizontal.
Debido a que la metodología en realidad es un tema nuevo dentro de la ciudad y el país,
se sugiere realizar programas de divulgación de este novedoso método de control, y así
generar mayor aceptación ante la ciudadanía.
64
Bibliografía
Organización Mundial De La Salud, CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA POR
VEHÍCULOS AUTOMOTORES, México, 1995.
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA, Evaluación De La Contaminación
Atmosférica Por Material Particulado (Pm10) En La Calidad Del Aire Y Su Relación
Con La Salud Humana En Bogotá, Sanclemente, Xionara, Bogotá D.C.
Universidad Nacional De Colombia, EFECTOS DE LA CONTAMINACION POR
AUTOMOTORES SOBRE ALGUNAS ESPECIES FORESTALES EN LA CIUDAD
DE BOGOTÁ D.C. Chamorro Clara y Preciado Jair, Bogotá D.C., 2001
BERNARD J. NEBEL, Ciencias Ambientales – Ecología y desarrollo sostenible -,
6ª ed, 1999.
O´NEIL, WILLIAM B. Contaminación Atmosférica por Fuentes Móviles: Tomo II,
Santa fe de Bogotá: Departamento Nacional de Planeación, 1992.
65
Comisión Económica para America Latina y el Caribe, Contaminación Atmosférica
y Conciencia Ciudadana, Santiago de Chile: Naciones Unidas, CEPAL, 2003.
RIVERO SERRANO, OCTAVIO, Contaminación Atmosférica y Enfermedades
Respiratorias, México, Secretaria de Salud, Universidad Nacional Autónoma de
México, Fondo de Cultura Económica, 1993
GUERRERO R. SIGIFREDO, Primer Diagnostico de Contaminación por vehículos
en Santa fe de Bogotá D.C., Santa fe de Bogotá: Secretaría de Tránsito y
Transporte, 1997
LOPEZ OROZCO, ASBRUBAL, Bogotá Sin Antifaz: La imagen del Inmenso,
magnetizante, contaminado y peligroso laberinto urbano; el Shock ambiental
urbano, Santa fe de Bogotá: Ecociudad Editorial, 2000
UNIVERSIDAD EL BOSQUE, Guía para la Presentación de Investigaciones y
Trabajos de Grado, Gutiérrez Ángela, Mora Edith, Bogotá D.C., 2004
UNIVERSIDAD DE LA SALLE, Caracterización Microbiana Del Material
Particulado Como Factor De Riesgo Sobre La Salud En La Localidad De Puente
Aranda, Blanco Camilo, Bogotá D.C., 2003
66
Universidad Católica Boliviana, Efectos Contaminantes Sobre la Salud, San Pablo,
10 de junio de 2003; Disponible en: htm:
http://ww.ucbcba.edu.bo/carreras/ingma/peaton2/peaton2000 salud.htm.
Normas de emisión de Contaminantes aplicables a los vehículos motorizados, 11
de junio de 2003; Disponible en: html: http://www.
Conama.cl/portal/1255/propertgvalue-10317.html
67
Referencias
1 Estudio JICA, Bogotá D.C., 1991.
2 CENTRO DE ESTUDIOS E INVESTIGACIONES AMBIENTALES, Diagnostico
Ambiental de emisiones atmosféricas en vehículos, 2002, Pág. 98
3 J. GLYNN H., Ingeniería Ambiental, Ed. Prentice Hall, 1996, Pág. 778
4 ORGANIZACIÓN PANAMERICANA DE SALUD, Curso de Orientación Para El
Control De La Contaminación Del Aire, Estados Unidos, Washington D.C. 1999.
5 BERNARD J. Nebel, Ciencias Ambientales Ecologia y Desarrollo Sostenible, 1999,
Pág.698
6 ORGANIZACIÓN PANAMERICANA DE SALUD, Curso de Orientación Para El
Control De La Contaminación Del Aire, Estados Unidos, Washington D.C. 1999.
8 Op. Cit 9 SERRANO R. Juan Carlos, INFLUENCIA DE CARGA DE UN MOTOR DIESEL EN
LA GENERACION Y MORFOLOGÍA DE LAS PARTÍCULAS DE EMISIÓN,
Universidad Los Andes, 2001.
68
10 ONURSAL B. Contaminación atmosférica por vehículos automotores: experiencias
recogidas en siete centros urbanos de América Latina. Washington: The World Bank,1997
11 J. GLYNN HENRY, Ingeniería Ambiental, Ed. Prentice may, 1996
14 Organización Mundial de la Salud, CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA CAUSADA
POR VEHÍCULOS AUTOMOTORES, David T. Mage y Olivier Zali, 1995.
15 Op. Cit. Pág. 121
16 ONURSAL B. Contaminación atmosférica por vehículos automotores: experiencias
recogidas en siete centros urbanos de América Latina. Washington: The World Bank,1997,
30-44.
17 UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, Efectos De La Contaminación Por
Automóviles Sobre Algunas Especies Forestales En La Ciudad De Bogotá D.C., Chamorro
Clara, Preciado Jair, Santa Fe de Bogotá, 2001, Pág. 41
18 DAMA, Control Emisión de Gases Pág. 76
19 El DAMA y la STT ponen en marcha nuevas herramientas de control a los vehículos
contaminantes en el D.C., 13 de Junio de 2003; Disponible en: htm:
http://www.dama.gov.co/prensa/presabr3.htm
22 Depatment of the Interior, RINGELMANN SMOKE CHART, Bureau of Mines, 1967.
24 New Jersey State Deparment of Enviromental Protection. New Jersey Administrative
Code. Air Test Method 2. June 21, 1976.
25 Environmental Protection Agency of USA (EPA), Método 9, 1996
69
26 Op. Cit.
27 New Jersey State Deparment of Enviromental Protection. New Jersey Administrative
Code. Air Test Method 2. June 21, 1976.
28 Depatment of the Interior, RINGELMANN SMOKE CHART, Bureau of Mines, 1967
29 New Jersey State Deparment of Enviromental Protection. New Jersey Administrative
Code. Air Test Method 2. June 21, 1976.
30 Environmental Protection Agency of USA (EPA), Método 9, 1996
32 Control ciudadano de emisiones, Gobierno de Chile, Secretaria de Transporte, 10 de junio de 2003; Disponible en: htm: http://www.enaccion.cl, http://www.enaccion.cl/informacion/urbanos.htm#dieselnuevo
70
ANEXOS
71
ANEXO 1
Lista De Empresas Existentes De Servicio Público Al 2004
72
ANEXO 2
Reticulados Establecidos Para Fuentes Fijas Correspondientes A 20, 40,60 Y 80% De Opacidad
73
ANEXO 3
Resumen De Normatividad Vigente Para Fuentes Móviles De Emisión Tipo Diesel Para Colombia
74
ANEXO 4
Presentaciones de Capacitación 1 Y 2
75
ANEXO 5
Formato De Monitoreo Para El Servicio Público En Bogotá D.C. Mediante Metodología Ringelmann
76
ANEXO 6
Formato Programa De Valoración De Opacidad – Ringelmann Vs Opacímetro
77
ANEXO 7
Puntos Validados Para Realizar Mediciones Mediante Metodología Ringelmann al Servicio Público Dentro De La Ciudad de Bogotá D.C.
78
ANEXO 8
Base D e Datos Autobuses Reportados Como Presuntos Incumplidores De La Normatividad
79
ANEXO 9
Pruebas De Impresión De La Nueva Tarjeta Ringelmann Para Bogotá
80
81
ANEXO 10
Primera Aproximación De La Tarjeta Ringelmann y Nueva Tarjeta Ringelmann Para La Ciudad De Bogotá D.C.